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便携式绝缘油耐压及微水测试技术在现场中的运用施永飞

发表时间：2020/7/15 来源：《电力设备》2020年第5期作者：施永飞

[导读] 摘要：目前电力行业绝缘油试验分析工作主要依靠试验室测试仪器来完成。

        （深圳供电局有限公司广东深圳 518000）
        摘要：目前电力行业绝缘油试验分析工作主要依靠试验室测试仪器来完成。本文提出一种便携式绝缘油耐压及微水测试技术，能同时将耐压、微水测试项目集于一体，便于工作人员携带至现场直接进行测试分析，可大大提高现场应急抢修等电力生产的工作效率，缩短了设备停送电时间，保证了电网的可靠供电。
        关键词：绝缘油；耐压；微水；测试
        0.引言
        绝缘油是直接影响变压器等充油设备绝缘和冷却性能的重要介质。绝缘油试验分析不但能够全生命周期监测油品性能，也是检测设备内部潜伏性故障的重要手段，目前电力行业绝缘油化验分析工作主要依靠试验室测试仪器来完成。包括在专用击穿电压试验器中进行的耐压试验和检测设备绝缘材料受潮状况的绝缘油微水测试，现有的方法是采用现场取样送回试验室进行检测分析，造成了大量的时间、人力、物力的浪费，同时也增加了油样在运输过程中温湿度等条件变化，增大了试验误差的概率和油样在运输过程中存在的堵车或损坏的风险。因此通过便携式绝缘油耐压-微水测试仪的研制可实现现场直接完成数据分析判断，大大提高了现场应急抢修等电力生产的工作效率，缩短了设备停送电时间，保证电网的可靠供电。
        1.便携式绝缘油耐压及微水测试仪设计原理
        本文设计了一台便携式绝缘油耐压及微水测试仪（如图1所示），其中介电强度测定模块的电路上附加了一个人体感应模块和声光报警模块，当耐压试验进行时，人员距离过近，便会响起声光报警，提醒人员注意安全。
        开始试验后，单片机自动控制小电机转动，以磁力传动的方式驱动搅拌子旋转，并对油样进行搅拌，搅拌过程结束后，单片机自动控制继电器闭合，自耦变压器接入220v市电，单片机控制步进电机匀速转动，步进电机转动时带动自耦变压器的调压臂转动，自耦变压器输出匀速上升的交流电。自耦变压器输出的交流电经试验变压器升压变成匀速上升的高压交流电。
        高压交流电经线路加载在油杯中的电机上，对油样放电。升压过程中，电压由电压传感器测得的试验变压器初级线圈的电压再结合实验变压器的升压比计算获得。高压侧电流参数由试验变压器初级回路上的电流传感器获得。电流传感器的电流跃变与试验的结束（放电的发生）有直接联系，当单片机收到电流传感器的信号跃变时，立即记录当前的电压值，并控制继电器断开，同时控制步进电机对自耦变压器复位。试验过程若开盖感应开关感应到耐压试验的屏蔽罩被打开，则单片机立刻控制停止升压。
        其中微水测试模块的原理：
        1微水测定模块是基于卡尔费休-库伦法的，其简要原理如下
        卡尔费休试剂中含有碘离子（I-），甲醇（CH3OH，二氧化硫（SO2），有机碱（RNH）等成分。当有电流通过电解池时，碘离子转化为碘单质，碘单质立刻与水、二氧化硫、甲醇、有机碱等定量反应。
        反应式如下
        2I--2e→I2
        H2O＋CH3OH＋I2＋SO2＋3RN→[RNH]SO4CH3＋2[RNH]I
        此反应中，电解的碘与水分呈比例关系，而碘与流经电解池的电量成比例关系，可以得出流经电解池的电流与样品中水分的关系如下。
        1mgH2O=10.71库仑
        可以通过检测试验过程中流经电解池的电量来测定样品中的水分。
        变压器油样品用注射器量取，经进样口进入到电解池中。
        单片机自动控制小电机转动，以磁力传动的方式驱动搅拌子旋转，并对电解液进行搅拌。
        单片机控制电解电极输出电流，并在单片机的库仑计回路实时对电量进行累计。
        试验参数实时显示在显示屏上。
        在电解的过程中，检测电极检测到电解电位恢复到平衡位置时，即表明电解结束。
        电解结束后，单片机自动根据进样量和电量进行计算，得出样品的含水量，显示在显示屏上。
        通过热敏打印机打印实验结果。
        2现场应用效果
        在现场工作中应用本文设计的便携式绝缘油耐压微水测试仪，并将现场测试与试验室测试数据结果进行对比，验证便携式绝缘油耐压微水测试仪方法的有效性及优越性。

图1 现场试验室耐压测试对比
通过现场多次对不同电压等级的主变及调压开关本体进行取样测试，并与试验室测试数据进行比对，从抽样的总体情况来看，①便携式绝缘油耐压-微水测试仪与试验室的测试数据均满足检修规程的要求，认为数据可靠有效；②便携式绝缘油耐压-微水测试仪通过现场直接对主变绝缘油进行耐压、微水测试，从多次的测试数据来看，微水测试结果多次均低于试验室的测试结果，耐压测试结果多次均高于试验室的测试结果，也能够表明现场取样的样品受到外界的干扰较少，测试结果偏优于试验室测试结果，而样品在送回试验室的过程中容易受到运送路程、保存方式、天气以及测试时间等因素的干扰，从而使数据低于现场直接测试的情况。③从现场测试时间来看，针对同一样品现场测试与试验室测试耗时基本一致，但如果在停电时间有限、抢修作业的情况下，便携式绝缘油耐压-微水测试仪可当场进行提供数据进行综合判断，减少了以为送回试验室的路程耗时以及样品在运输过程中出现的问题。

        图2 现场与试验室微水测试对比情况
        3.结语
        便携式绝缘油耐压-微水测试仪功能能够具备现场运用条件，现有的测试方法是采用现场取样送回试验室进行检测分析，造成了大量的时间、人力、物力的浪费，尤其在设备停电时间短、故障抢修等工作中，同时也增加了油样在运输过程中温湿度等条件变化，增大了试验误差的概率和油样在运输过程中存在的堵车或损坏的风险。因此通过便携式绝缘油耐压-微水测试仪的研制可实现现场直接完成数据分析判断，大大提高了现场应急抢修等电力生产的工作效率，缩短了设备停送电时间，保证电网的可靠供电。
        参考文献
        [1] 淡淑恒 .赵子玉.电气设备绝缘与试验.[M].中国电力出版社.2010.08
        [2] 李卫国.屠志健.电气设备绝缘试验与检测.[M].中国电力出版社.2006.08
        [3] 国王宁夏电力有限公司科学研究院.吴旭涛.电气设备震荡型冲击耐压试验技术.[M].中国电力出版社.2018.02